Параметры двигателя марки КАМАЗ-740.11-240

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Краткое описание двигателя КамАЗ 740.11-240

2. Исходные данные

3. Расчет рабочего цикла двигателя

4. Определение индикаторных и эффективных показателей рабочего цикла

5. Основные параметры цилиндра и двигателя

6. Тепловой баланс двигателя

7. Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Тепловой расчёт двигателя внутреннего сгорания позволяет аналитически с достаточной степенью точности определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя, оценить индикаторные и эффективные показатели его работы. Результаты теплового расчёта ДВС в дальнейшем могут использоваться для расчёта и построения теоретической внешней скоростной характеристики двигателя, в свою очередь, используемую при расчёте динамики транспортной техники, на которую устанавливается данный двигатель.

1. Краткое описание двигателя КАМАЗ 740.11

Дизельные двигатели КАМАЗ 740.11 рабочим объемом 10,85 л., мощностью 240 лошадиных сил используются в качестве автомобильных и тракторных силовых агрегатов.

Двигатель КАМАЗ-740.11-240 выполняет экологические нормативы ЕВРО-1 и отличается надежностью и неприхотливостью.

Силовые агрегаты в комплекте с этим двигателем и коробкой передач КАМАЗ-14 и 15 устанавливаются практически на все модели транспортных автомобилей производства Камского автозавода.

Двигатель модели 740.11 рассчитан на эксплуатацию в широком диапазоне климатических условий. Двигатель КамАЗ -740.11-240- это четырехтактный дизель жидкостного охлаждения с V-образным расположением восьми цилиндров и турбонаддувом.

Области применения двигателей КамАЗ модели 740.11

автомобили КАМАЗ,

на базе данной модели:

-автобусы ЛиАЗ, ЛАЗ, ПАЗ-КАМАЗ, и др.;

-семейства комбайнов "Дон", "Полесье";

-трактора промышленного

-сельскохозяйственного назначения;

-силовые установки судов и тяжелых кранов;

-стационарные и передвижные энергоустановки.

На рисунке 1 приведены основные размеры двигателя КАМАЗ-740.11-240. А на рисунке 2 его общий вид.



Рисунок 1 Основные габаритные размеры двигателя КАМАЗ-740.11-240

Рисунок 2

Таблица 1 Техническая характеристика двигателя КамАЗ -740.11-240,

Модель двигателя	КамАЗ-740.11-240
Тип двигателя	С воспламенением от сжатия
Число тактов	Четыре
Число цилиндров	Восемь
Расположение цилиндров	V-образное,
Угол развала	90
Порядок работы цилиндров	1-5-4-2-6-3-7-8
Диаметр (D) цилиндра и ход (S) поршня, мм	120х120
Рабочий объем, л	10,85
Номинальная мощность брутто, кВт (л.с.) при частоте вращения коленчатого вала=2200 об./мин	176 (240)
Максимальный крутящий момент брутто, Н м (кгс.м), при частоте вращения коленчатого вала= 1400об./мин	834 (85)
Частота вращения коленчатого вала, мин-1:
на холостом ходу, не более:
- минимальная	60050
- максимальная	2530-80
Модель ТНВД	337-40
Модель форсунки	273-30
Давление начала подъема иглы форсунки, МПа (кгс/см2):
- в эксплуатации, не менее	19,61 (200)
- новой (заводской регулировки)	21,37-22,36 (218-228)
Степень сжатия	16.5
Расход топлива г/(кВт час)	207
Масса, кг	835

2. Исходные данные

1.Вычислим отношение хода поршня к его диаметру т.е. среднюю скорость поршня я принимаю х_п.ср = 10м/c

Параметры окружающей среды характеризуются давлением и температурой. В данном случае для атмосферных условий я выбираю : p_o = 0,1 МПа; T_o = 293К

Давление окружающей среды для дизелей с наддувом p_к принимается в зависимости от степени наддува: при среднем наддуве p_к = (1,5…2,2) p_o;. Так как двигатель КамАЗ -740.11-240 оснащен турбокомпрессором со средним наддувом, то я принимаю p_к = 1,6p_o =1.60.1=0.16 МПа = 1.610⁵ Па

Температуру окружающей среды считаю по следующей формуле:

T_к = T_o (р_к / р₀) ^(nк-1)/n

T_к = T_o (р_к / р₀) ^(nк-1)/nк =293(1.610⁵ /10⁵ ) ^(1.4-1)/1.4 =2931.6 ^2/7 =335К

где n_к показатель политропы сжатия воздуха в нагнетателе (компрессоре). Так как двигатель КамАЗ -740.11-240 оснащен поршневым нагнетателем, то я выбираю n_к = 1,4

Элементарный состав топлива. Жидкое моторное топливо нефтяного происхождения (в данном курсовом проекте дизельное топливо) характеризуется следующим элементарным составом по массе:

C + H + O = 1 кг,

где C, H и O -- массовые доли соответственно углерода, водорода и кислорода в 1 кг топлива.

Для полного сгорания массовой или объемной единицы топлива необходимо вполне определенное количество воздуха, которое называется теоретически необходимым и определяется по элементарному составу топлива. Для жидких топлив

l₀ = м₀*L₀,

где L₀ - теоретически необходимое количество воздуха в кмоль для сгорания 1 кг топлива, кмоль возд./ кг топл.;

0,208 - объемное содержание кислорода в 1 кмоль воздуха; l₀ - теоретически необходимое количество воздуха в кг для сгорания 1 кг топлива, кг возд./ кг топл.;

0,23 - массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха,

м₀ = 28,96 кг/ моль - масса 1 кмоль воздуха.

Значения L₀ и l₀ приведены в таблице 2.

Таблица 2. Некоторые свойства дизельного топлива

Параметр	СС	НН	ОО	Нu, КДж/кг	mт, кг/кмоль	l0, кг возд./ кг топл	L0, кмоль возд./ кг топл
Дизельное топливо	0 0,87	0 0,126	0 0,004	42440	180-200	14,452	0,5

Коэффициент избытка воздуха принимаю =1.7 т.к. двигатель с наддувом.

Количество свежего заряда (горючей смеси) М₁ для дизельных двигателей определяется как:

М₁ = * L₀

М₁ = * L₀ =1.7* 0.5=0.85, кмоль св. зар/кг топл.

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания:

Общее количество продуктов сгорания я считаю по формуле:

Степень сжатия выбираю е =16.5, т.к. она приведена в технических характеристиках

Подогрев заряда. Степень подогрева заряда я принимаю как =10К

Давление и температура остаточных газов.

Давление остаточных газов считаю следующим образом по формуле:

р_r = (1,1 … 1,25)р₀.

р_r = 1,1р₀ =1.1·0.1 = 0.11 МПа=11·10⁵ Па

Температуру остаточных газов принимаю так: T_r = 600К

Понижение давления на впуске.

суммарный коэффициент выбираю как К_п=2.5

Среднюю скорость воздуха в проходных отверстиях впускных клапанов двигателя выбираю равной 70 м/с.

Показатель политропы сжатия принимаю n₁=1.4, в связи с тем, что двигатель КамАЗ -740.11-240 имеет неразделенные камеры сгорания

Показатель политропы расширения принимаю n₂ =1.15

Коэффициент использования теплоты принимаю =0.82

3. Расчет рабочего цикла двигателя

Процесс впуска

Величину подогрева свежего заряда принимаю

Вычисляю: Плотность заряда на впуске по формуле:

кг/м³

где R_в - удельная газовая постоянная воздуха, R_в =287 Дж/кг град.

Потери давления на впуске:

мПа

Давление в конце впуска:

мПа

Коэффициент остаточных газов:

Температура в конце впуска:

Коэффициент наполнения

Процесс сжатия.

Для того, чтобы рассчитать процесс сжатия, мне необходимо определить средний показатель политропы сжатия n₁, параметры конца сжатия (р_с и Т_с) и теплоемкость рабочего тела в конце сжатия (mCґ_v)_t0^tc.

При работе дизельного двигателя КамАЗ -740.11-240 на номинальном режиме показатель политропы сжатия n₁ устанавливается в зависимости от показателя адиабаты К₁, в следующих пределах

n₁ = (К₁ + 0,02)…( К₁ - 0,02)

По номограмме из предлагаемой литературы [уч.2 рис.25] определяю показатель адиабаты К₁ при е=16.5 и Т_а=351К, К₁₌1,366; n₁ =1,37

Давление р_с и температура Т_с в конце процесса сжатия:

Средняя мольная теплоемкость воздуха в конце сжатия:

кДж/(кмоль^.град)

где t_с = Т_с - 273⁰ С = 990-273=717⁰ С

Среднюю мольную теплоемкость остаточных газов дизельного топлива в конце сжатия определяю методом интерполяции по [уч.2 таблица 8] в зависимости от t_c и б. При б=1,7 и t_c =717⁰ С кДж/(кмоль^.град)

Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси

кДж/(кмоль^.град)

Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения свежей м₀ и рабочей м смеси:

м₀ = М₂/М₁;

м₀ = М₂/М₁=0,8815/0,85=1,037

Теплота сгорания рабочей смеси:



кДж/ (кмоль раб.см)

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:

Коэффициент использования теплоты

Так как двигатель КамАЗ -740.11-240 с турбонаддувом, то в связи с повышением теплонапряженности двигателя и созданием более благоприятных условии для протекания сгорания я принимаю = 0,86

Степень повышения давления, я принимаю как л=1,5 так как двигатель КамАЗ -740.11-240 с турбонаддувом

Температура в конце видимого процесса сгорания t_z⁰ С нахожу путем решения уравнения:

Или откуда получаю

⁰ С

Т_z = t_z +273 К=1846+273=2119K

Максимальное давление сгорания:

МПа

Степень предварительного расширения:

Процесс расширения

Давление и температура в конце процесса расширения:

где д - -степень последующего расширения: д = е /с

д =16,5 /1,478 = 11,163

По номограмме из предлагаемой литературы [уч.2 рис.30], я определяю показатель адиабаты расширения К₂: при д=11,163, =1,7 и Т_z =2119К.

К₂₌ 1,2815.Далее среднее значение показателя политропы расширения n₂ для моего двигателя КамАЗ -740.11-240 на номинальном режиме работы я принимаю на немного меньше показателя адиабаты расширения К_2., а именно n₂=1,271

Проверку ранее принятой температуры остаточных газов произвожу по формуле:

не допустимо, но данное отклонение от нормы у меня получилось из за принятия мною ранее температуры остаточных газов в исходных данных

4. Определение индикаторных и эффективных показателей рабочего цикла

Теоретическое среднее индикаторное давление:

Среднее индикаторное давление:

,

где коэффициент полноты диаграммы я принимаю =0.93

Индикаторная мощность:

N_i = р_i *V_h*i*n /120

N_i = р_i *V_h*i*n /120=1.21*1.356*8*2200/120=240.64 КВт,

где V_h =10,85/8=1,356 - рабочий объем одного цилиндра, л,

10,85л- рабочий объем, взятый мною из технических характеристик двигателя КамАЗ -740.11.240

Индикаторный КПД:

Индикаторный удельный расход топлива:

г/(кВт ч).

Эффективные показатели, Среднее давление механических потерь для дизелей:

Так как двигатель КамАЗ -740.11.240 оснащен неразделенными камерами сгорания, то среднее давление механических потерь р_м я буду считать по соответствующей следующей формуле:

р_м = 0,089 + 0,0118 х_п.ср

р_м = 0,089 + 0,0118 х_п.ср= 0,089 + 0,0118*10=0.207

где х_п.ср - средняя скорость поршня, которую я принял раной 10 м/с в исходных данных

Среднее эффективное давление:

р_е : p_е = p_i - p_м.

p_е = p_i - p_м.=1,21-0.207=1,003МПа

Механический КПД:

з_м = p_e / p_i

з_м = p_e / p_i =1,003 /1,21=0,829

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

г/(кВт ч).

5. Основные параметры цилиндра и двигателя

двигатель сгорание тепловой цилиндр

Литраж двигателя, л:

л

Рабочий объем цилиндра, л

V_h = V_л / i

V_h = V_л / i=9,571/8=1,196 л

Диаметр цилиндра, мм:

мм

Ход поршня, мм: S = D * S/D.

S = D * S/D=120*1=120мм.

По окончательно принятым значениям D и S я определяю основные параметры и показатели двигателя:

Литраж двигателя, л

л

Средняя скорость поршня, м/с

х_п.ср = Sn / (3 * 10⁴)

х_п.ср = Sn / (3 * 10⁴)=120*2200/30000=8,8 м/с

Эффективная мощность

N_e = p_eV_л n/120

N_e = p_eV_л n/120=1,003 *10,851*2200/120=199,53=200 КВт

Эффективный крутящий момент, Нм

М_е = 3·10⁴·N_e/(р·n)

М_е = 3·10⁴·N_e/(р·n)= 3·10⁴·200/3,14·2200=869 Н м

Часовой расход топлива, кг/ч

G_т = N_e g_e

G_т = N_e g_e =200·0,225=44,894=45 кг/ч

6. Тепловой баланс двигателя

Общее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом, Дж/с

Q₀ = H_u· G_т/ 3,6

Q₀ = H_u· G_т/ 3,6=42440·44,894/3,6=529250 Дж/с

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 секунду, Дж/с

Q_e = 1000 · N_e

Q_e = 1000 · N_e =1000·199,53=199530 Дж/с

Теплота, передаваемая охлаждающей среде, Дж/с

Q_в = c· i· D^1+2m·n^m/б

Q_в = c· i· D^1+2m·n^m/б= 0,47· 8· 12.0^{1+2 0,65} 2200^0.65/1.7=99869Дж/с

Так как двигатель КамАЗ -740.11.240 четырехтактный, то коэффициент пропорциональности - с я принял равным 0,47, а показатель степени- m=0,65

D - диаметр цилиндра, см.

Теплота, унесенная с отработанными газами, Дж/с

где ; .

Методом интерполяции по таблице 8 в уч.[2] я определяю среднюю мольную теплоемкость продуктов сгорания дизельного топлива = 22,852 кДж/(кмоль^.град) для соответствующих значений б=1,7 и t_r.= ⁰С

Также методом интерполяции по таблице 5 я определяю среднюю мольную теплоемкость воздуха при постоянном объеме = 20,809 кДж/(кмоль^.град) при ⁰С

Неучтенные потери теплоты, Дж/с

Q_ост = Q₀ - Q_е - Q_в - Q_r Дж/с

Q_ост = Q₀ - Q_е - Q_в - Q_r. =529250-119530-99869-117562=192282 Дж/с

7. Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя КамАЗ -740.11-240 мне необходимо задать расчетные точки. Исходя из того, что у меня в технических характеристиках двигателя КамАЗ -740.11-240 имеется информация о минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу равная 600 об/мин., то я принимаю n_min =600 об/мин. Далее через каждые 400 об/мин я буду принимать следующие расчетные точки n.

Расчетные точки кривой эффективной мощности N_ex (КВт) я определяю по следующим эмпирическим зависимостям через каждые 400об/мин:

где n_x - частота вращения коленчатого вала двигателя в искомой точке;

А и В - эмпирические коэффициенты, выбираемые в зависимости от типа камеры сгорания. Так как двигатель КамАЗ -740.11-240 имеет неразделенные камеры сгорания, то у меня А = 0.87; В = 1,13.

Точки кривой эффективного крутящего момента М_ех (Н^.м) я определяю по формуле:

Точки кривых, характеризующих среднее эффективное р_ех и среднее индикаторное р_iх давление (МПа) я определяю по формулам:

р_ix = p_ex + p_мx

Среднюю скорость поршня вычисляю по формуле

Индикаторный крутящий момент:

М_ix = p_ixV_л?10³/().

Удельный эффективный расход топлива

Часовой расход топлива, кг/ч:

G_тx = 10^-3g_exN_ex.

Для примера, я рассчитаю все величины при =1000 об/мин.:

Квт

Н м

МПа

м/c

р_ix = p_ex + p_мx =1.183+0.136=1.319 МПа

где p_мx =0.089+0.0118v_{п.ср. х.} = 0.089+0.0118^.4=0.1362 МПа

М_ix = 1.319^.10.851 ?10³/(3.14?4)=1140 Н м

г/(кВт ч)

G_тx = 10^-3 ?237? 107=25.36 кг/ч:

Все расчетные данные я заношу в таблицу 3. По полученным в результате расчетов значениям я строю внешнюю скоростную характеристику двигателя КамАЗ -740.11-240

Таблица 3 Расчетные данные для построения ВСХД двигателя

№	Параметры внешней скоростной характеристики
	, об/мин	, кВт	, Нм	Рех МПа	vп.ср, м/c	Рмх, МПа	Рiх, МПа	, Нм	, г/кВт•ч	,кг/ч
1	600	60	955	1.105	2.4	0.11732	1.222	1056	271	16
2	1000	107	1022	1.183	4	0.1362	1.319	1140	237	25
3	1400	151	1030	1.192	5.6	0.15508	1.347	1164	218	33
4	1800	184	977	1.13	7.2	0.17396	1.303	1126	214	40
5	2200	200	869	1.005	8.8	0.19284	1.197	1034	225	45

Заключение

В данном курсовом проекте я c помощью расчетов определил основные параметры проектируемого мною двигателя марки КАМАЗ-740.11-240, также я могу сказать, что я вполне успешно проверил степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя данной марки. Безусловно могу сделать вывод, что рассчитанные мною параметры двигателя марки КАМАЗ-740.11-240 незначительно отличаются от действительных, что по моему мнению является нормальным явлением.

Изучая дисциплину «Энергетические установки транспортной техники» и выполняя данный курсовой проект я приобрел и закрепил новые знания о проектировании ДВС, тепловом расчете и тепловом балансе дизельных двигателей. Я считаю, что эти знания в дальнейшем помогут мне в других дисциплинах по СДМ и в целом моей профессиональной деятельности.

Список использованной литературы

1. Расчёт автомобильных и тракторных двигателей: Колчин А. И., Демидов В. П. «Высшая школа» Москва 1980 г.

2. Автомобиль КАМАЗ (устройство, техническое обслуживание, эксплуатация): Юрковский И. М., Толпыгин В. А. издательство «ДОСААф» Москва 1975 г.

3. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Энергетические установки транспортной техники» Караганда: КарГТУ, 2008 26 с.: Глотов Б. Н., Жунусбекова Ж. Ж. 2007 г.

Размещено на Allbest.ru